PEA空間電荷(hé)測量儀

PEA空間(jiān)電荷測量(liáng)儀產品(pǐn)介(jiè)紹

 電聲(shēng)脈衝法是一(yī)種(zhǒng)無(wú)損的空(kōng)間(jiān)電荷測量(liáng)技術(shù)。它用於(yú)描(miáo)述聚合(hé)物絕(jué)緣材(cái)料內部的(dí)空間電(diàn)荷(hé)分布(bù)，積(jī)累及(jí)其(qí)整體行(háng)為(wéi)。空間電(diàn)荷(hé)觀(guān)測正在成為(wéi)評估(gū)直(zhí)流(liú)絕(jué)緣(yuán)應用(yòng)(尤其是(shì)高(gāo)壓電纜)中(zhōng)的(dí)聚合物材(cái)料(liào)測(cè)試(shì)時，使用(yòng)廣泛的技術。實際上，經過充分(fēn)的評(píng)估(gū)，空間電荷(hé)的(dí)存(cún)在(zài)是導致高(gāo)壓直(zhí)流聚(jù)合物電纜過(guò)早失(shī)效(xiào)的主要原(yuán)因(yīn)，而且也是防止此類(lèi)電纜(lǎn)快速劣化的主要原因。而(ér)且(qiě)，已(yǐ)經表(biǎo)明可以通(tōng)過(guò)空(kōng)間電荷測(cè)量(liáng)來(lái)診(zhěn)斷在(zài)使(shǐ)用(yòng)應力下的絕緣劣(liè)化。但是(shì)，仍然缺(quē)少(shǎo)由(yóu)空間電(diàn)荷測量並(bìng)且(qiě)也(yě)與(yǔ)絕(jué)緣體(tǐ)的(dí)電氣(qì)性能有關(guān)產生大(dà)量(liáng)數據，來幫助總(zǒng)結和解釋。

工作原(yuán)理

 在絕(jué)緣(yuán)材(cái)料(liào)樣品(pǐn)的(dí)電極(jí)之間施加(jiā)周期(qī)性(xìng)的高(gāo)壓脈衝。這種脈(mài)衝的特(tè)點是(shì)上(shàng)升時(shí)間(jiān)很(hěn)快，持(chí)續(xù)時間很(hěn)短。絕緣(yuán)材料(liào)的(dí)試樣也(yě)要經(jīng)受高(gāo)壓直流(liú)電(等(děng)級取決於(yú)試樣的厚度和(hé)形狀(zhuàng))，這會導致絕緣材料層中的(dí)空間(jiān)電荷(hé)積(jī)聚。

 每(měi)個脈(mài)衝產生的(dí)電場擾動絕(jué)緣(yuán)材(cái)料中(zhōng)的內部電荷。這些(xiē)電荷在每一層(céng)都產生相(xiāng)應(yīng)的聲(shēng)壓(yā)波(bō)。壓電(diàn)傳感(gǎn)器(qì)檢測(cè)聲(shēng)波，利用傳感(gǎn)器信(xìn)號(hào)獲(huò)得空間(jiān)電(diàn)荷(hé)分布(bù)。為了(liǎo)描(miáo)述空(kōng)間(jiān)電(diàn)荷(hé)分布及其時間特性，可以(yǐ)對施加每個高壓(yā)脈(mài)衝(chōng)後(hòu)檢(jiǎn)測到(dào)的此類信(xìn)號(hào)進(jìn)行(háng)詳細分析。

 目前，絕大(dà)多數的電(diàn)聲脈衝(chōng)法(fǎ)(pulsed electro- acoustic method，PEA)空間(jiān)電(diàn)荷測量裝(zhuāng)置(zhì)均使用 β相(xiāng)的聚偏 氟(fú)乙烯(xī)(polyvinylidene fluoride，PVDF)有(yǒu)機(jī)聚合物薄膜作為壓(yā)電(diàn)傳(chuán)感器(qì)。在溫度低於 90℃時(shí)，PVDF 才能保持其壓(yā) 電性能穩定。在(zài) 70℃~90℃範(fàn)圍內，其壓(yā)電(diàn)應變常數(d33)隨溫度升(shēng)高反而(ér)減小。因(yīn)此，現有的(dí)絕(jué)大(dà)多數空間電荷測(cè)量隻(zhī)在 70℃以內進行。日本武(wǔ)藏工業大學Tatsuo Takada教(jiào)授(shòu)的課題(tí)組(zǔ)采(cǎi)用過铌(ní)酸鋰(LiNbO3)壓(yā)電元(yuán)件，開發(fā)了適(shì)用(yòng)於高(gāo)溫(wēn)(可高(gāo)達150℃)時(shí) PEA 法(fǎ)空間電(diàn)荷(hé)測量(liáng)裝置(zhì)。由於加(jiā)工工藝(yì)和(hé)成(chéng)本(běn)的限製(zhì)，很(hěn)難獲得厚度小於50μm的LiNbO3 壓(yā)電(diàn)晶片。與 PVDF 等 有機聚合物傳(chuán)感(gǎn)器相比(bǐ)，雖然無機晶體LiNbO3 適用溫(wēn)度(dù)高(gāo)，並(bìng)且聲波透(tòu)射係數(shù)大(dà)(以鋁板作(zuò)為(wéi)下電(diàn)極(jí)時)，但是壓電電(diàn)壓常數小，性(xìng)能(néng)綜合(hé)評(píng)價係數(shù)低(dī)，難加(jiā)工(gōng)成很薄的(dí)壓電晶(jīng)片(piàn)。華(huá)測儀器選擇新型(xíng)耐(nài)高溫(wēn)共聚(jù)物(wù)壓(yā)電傳(chuán)感(gǎn)器(qì)，重(zhòng)新設計電極(jí) 係統，開發了(liǎo)適用(yòng)於高(gāo)溫(wēn)下(xià)(≤110℃)的(dí)PEA 法(fǎ)空間電(diàn)荷測量(liáng)係統，分析了溫(wēn)度對(duì)壓電(diàn)傳感(gǎn)器(qì)性能，聲信號(hào)的傳播特 性(xìng)和(hé)穿(chuān)過介質(zhì)特(tè)性(xìng)的影(yǐng)響(xiǎng)，得出了對(duì)放大器輸出的電壓信號(hào)和空間電荷密度值的影(yǐng)響因素，進(jìn)而(ér)校正了溫(wēn)度(dù)對(duì) PEA 測(cè)量係(xì)統的影響。利用建(jiàn)立(lì)的(dí)高(gāo)溫 PEA 法空間電荷(hé)測量(liáng)係統(tǒng)，測量了(liǎo)純環(huán)氧試樣在不同溫(wēn)度(dù)下(xià)空間(jiān)電(diàn)荷產(chǎn)生，積聚及消散的(dí)特(tè)性。

脈

PEA空(kōng)間(jiān)電荷測試係(xì)統